PET瓶回收应用进展.pdf

1、P E T 瓶回收应用进展陈士宏，杨惠娣，张玉霞(北京工商大学材料科学与工程系，轻工业塑料加工应用研究所)摘要：介绍了国内外废旧P E T 瓶通过物理或化学回收方法制取再生薄片、粒料、纤维、片材、泡沫塑料、复合材料、涂料等的应用进展；另外，对于闭环循环的P E T“瓶一瓶”回收工艺技术进行了专门介绍。关键词：聚对苯二甲酸乙二醇酯瓶；应用；瓶一瓶中图分类号：T Q 3 2 3 4+1文献标识码：A文章编号：1 0 0 1 9 2 7 8(2 0 0 6)0 1 0 0 9 0 0 7P E T 瓶正快速替代玻璃或其他传统包装材料，用量不断增长。P E T 瓶的回收再生是各国研究投入力度较大的塑料

2、制品，其应用技术的开发、进展也较快。通过物理回收获得的P E T薄片或粒料可用于纤维、片材、成型制品等，特别从建立循环经济的角度，开发了可与食品接触的再生P E T 瓶的技术；通过化学回收可获得P E T 原料或其他单体，制造重新合成的P E T或其他聚合物，如不饱和聚酯等。目前世界上大约有7 0 左右的回收P E T 瓶再生料被制成纤维l t l。2 0 0 3 年，同本P E T 瓶回收再生材料的应用领域主要有：纤维约占4 6 2，片材约占4 0。2，瓶(主要为瓶一瓶回收)约为9 1，成型制品约为3 2，其他1 3。f 2 1l、P E T 薄片和粒料1 1P E T 薄片采用简单物理回收

3、的方法可以制得回收P E T 瓶的薄片。一种小规模再生废P E T 瓶薄片的工艺流程如图l 所示。其工艺过程如下：将经过分选的废P E T 瓶用传送带送往粉碎机，粉碎机中加人水，同时洗净和粉碎，然后，粉碎的P E T 瓶薄片经粉碎机下部的筛网进入机器底部，并被送往脱水装置脱水，再风送到瓶薄片的储存容器。粉辞机洗；争螺扦I l b-g 装置风帆容器颦图1 小规模废旧P E T 瓶再生碎瓶片工艺流程示意图川F i g 1P r o c e s sc h a r tf o rs m a l l s c a l ef l a k e sp r o d u c e df r o nu s e dP E

4、Tb o t t l e s f 3 l另一种大规模再生废P E T 瓶薄片的工艺如图2 所示。其：艺过程如下：首先，将大捆的2 3 2废唧瓶用传带送到解捆机，解捆成单个的瓶，洗净，分选分离出颜色的瓶和P V C 瓶及其碎块后，送人大型粗粉碎机细粉碎机组成的两级粉碎工序，粉碎至瓶薄片的尺寸为8 m m，再经洗净并分离除去标签，脱水、干燥，得到的再生P E T 瓶薄片进入密封储罐储存。回收的P E T瓶薄片的质量技术指标如表l 所示。瓶片洗净图2 大规划废旧P E T 瓶再生瓶片工艺流程示意图纠F i g 2P r o c e s sc h a r tf o r l a r g e-s c a

5、l ef l a k 幅p r o d u c e df r o mu s e dP E Tb o t t l e s l 3】表1 透明P E T 瓶片的质量技术指标项目技术指标试验方法金属3 0 以下瓶片外观检查异物检奁1 0 4着色瓶片4 5 0 以下瓶片外观检查P V C4 0 以下瓶片外观检查附着有异物的瓶片1 3 0 0 以下瓶片外观检查参考项目特性黏度D I 岔1O 6 5 o 7 5溶液黏度法水分，(质量)0 6 以下加热减量法这样回收得到的P E T 瓶薄片可进一步用于化学回收法，或者制造纤维、成型制品，甚至再制造成可用于饮料包装的再生P E T 瓶。1，2P E T 粒料德

6、国W a r e m a 公司开发的带有切割压实的挤出造位装置可以将经预粉碎的废P E T 瓶制成P E T 粒料，用于成型各种P E T 制品，如图3 所示，该挤出造粒装置也能用于P E T 薄膜、纤维等的再生造粒。该技术的优点如下：无须添加助剂即可在线提高黏度；在线进行特性黏度值及清洁度的测量和监控：节能：投资费用少：模块化设计，可供客户选择，可以提供不同的再生制品生产线，包括再生颗粒料，或直接得到半成品塑料制品，如板材、薄膜；2 3 31 一输送带2 一导向辊3 一旋风输送器4 一滚轮式喂料器5 一切割压实机6 一挤出机7 一造粒机8 一再生粒料图3 德国W a r e m a 公司挤出

7、造料装置F i 9 3E q u i p m e n t Sf o re x t r u s i o na n dg r a n u l a t i o nf r o mW a 弛m a严格控制生产过程的各个环节，符合美国食品及药物管理局(F D A)的要求，可用于与食品接触的用途，并已获得德国F r a u n h o f e r(E U)研究所的确认。2、纤维纤维用途也可以使用废绿色P E T 瓶。生产的粗短纤维，可以作夹克、枕头、睡袋、滑冰服、垫肩等的保温材料或填料纤维，还可用于地毯背衬、无纺毯和一些铺地织物的生产。铺地织物也可以用作防腐和护墙材料。纤维用作两层塑料间的夹心隔热保温材料，

8、非常节能，冬天用于建筑施工，可以保持浇注水泥所需的固化温度，还可以作冷冻、冷藏食品的隔热材料。一般，采用上述回收的瓶薄片在通常的熔融纺丝设备中加工纤维。用于填料的回收P E T纤维只要求其特性黏度在O 5 8 0 6 5 d L g，不过纤维填料要求回收料的纯度高，不能含黏合剂、纸和金属，否则会损坏纺丝加工设备【5】。3、片材P E T 瓶回收料可以制备非结晶P E T 片材、单层或多层食品容器、包装用带材【6 1 和波纹形遮阳篷等。P E T 瓶回收再生材料生产的片材性能可与工业上热成型包装所用的P V C 片材竞争。用P E T 瓶回收料生产的发泡片材还可用作绝缘材料。世界上多家公司都开发

9、了废P E T 片材生产线，介绍如下：德国W a r e m a 公司采用上述图3 所示设备，并将造粒工序改为平板挤出模头，再加上下游冷却、轧光、裁切等装置，可以制得再生P E T 板材。奥地利兰精机械有限公司与奥地利E r e m a 塑料再生机械设备工程有限公司联手推出了P E T 瓶回收料在线板材生产线。其特点是物料不需要预干燥，加工过程中P E T 的黏度降低很小，因此，用1 0 0 的废P E T 瓶回收料生产的P E T 热成型板，性能好，且可用于食品包装【7】。2 3 4意大利阿穆特公司开发了P E T 瓶回收生产线，该生产线得到的P E T 瓶回收料的性能与P E T 新料相近

10、，不含残留的胶水，而且将P V C 等材料的含量降低到最小(1 0 _ 6 级)：清洗的碎片没有外来杂质，几乎相当于纯料，没有黑点。该回收生产线能够将回收料再加工成P E T瓶或者片材，可以用于与食品接触的包装，也可以说是一种“瓶一瓶”的回收设备。采用这种技术的第一条生产线已经投入工业化生产【8 l。4、带材J M o r a w i e c 等p】采用两步拉伸工艺回收特性黏度0 7-0 8 d L g 的P E T 饮料瓶，制得高强度带材，而不需要采用特性黏度超过1 0 d L 8 的带级P E T。由于P E T 经单次拉伸至固有拉伸比后，材料的强度低于预期值。带材再经二次拉伸后，在拉伸比

11、达到6 时-其拉伸强度接近7 0 0 M P a。挤出，拉伸的设备包括一台单螺杆挤出机、一个冷却辊、两套被一个加热通道隔开的慢速辊和快速辊、收卷辊。在第二次拉伸过程中，通过调节温度和辊速等参数使带材不发生缩颈现象，且整个拉伸过程均匀。带材的强度随退火温度升高而略微下降，但断裂伸长率却是增加的。这是由于拉伸过程提高的结晶度足够补偿其应力松弛，从而有良好的力学性能。这种两步拉伸工艺可以很容易地应用于工业生产。5、P E T 泡沫塑料S o n i aJ a p o n 等!采用有效的反应挤出技术对提高回收P E T 的拉伸黏度将其发成闭孔泡沫进行了研究。作者在同向旋转双螺杆挤出机上，采用一种四官能

12、团环氧添加剂诱使回收P E T产生无规支化分子，在压力容器中用二氧化碳对其进行发泡，结果表明其拉伸黏度的提高：0 3 四官能团环氧添加剂(四缩水甘油基二氨基二苯甲烷)与回收P E T 和新P E T 的反应挤出拓宽了两者的相对分子质量分布，得到了支化分子结构，两者的拉伸黏度分别提高了1 7 倍和3 9 倍，H e n c k y 应变分别为4 2 和3 9：未经过改性的新P E T 和回收P E T 由于抗拉伸性能差，在发泡过程中，泡孔长大时易塌陷，得到的是开孔泡沫。而在3 0 M P a 的压力下将二氧化碳在高压容器中饱和，将释压温度降低到2 6 0，在表2 中所示的条件下，用0 3 四官能

13、团环氧添加剂改性的回收P E T 也能得到密度为8 5k g m 3 的闭孔泡沫(图4、5)，尽管加工窗口较新P E T(同样条件下得到的泡沫的密度为l O O k g m 3)的窄。，表20 3 四官司能团环氧添加剂改性的回收P E T 的发泡条件T a d 2F o a m i n gc o n d i t i o n sf o r0 _ 3 e p o x y-m i d i f i e dr e c y l e dP E T项目温度，最大释压速率f M P a s。最大降值速率 C s。数值2 6 01 5 56 O2 3 5(a)(b)(a)回收P E T(b)新P E T图40 3

14、 四官能团环氧添加剂改性的回收P E T 和新P E T 在释压温度为2 6 0 1 2 时得到的闭孔泡沫的微观结构F i g 4C l o s e d-c e l lm i c r o-s t r u c t u r e si nf o a m so f0 3 e p o x y-m o d i f i e dr e c y c l e dP E T(R-P E T0 3)a n d0 3 e p o x y-m o d i f i e dv i r g i P E T(V-P E T0 3)o b t a i n e dw i t hap r e s s u r e-r e l e a s

15、 et e m p e r a t u r eo f2 6 0(a)(b)(a)回收P E T(b)新P E T图50 3 四官能团环氧添加荆改性的回收P E T 和新P E T 在释压温度为2 6 0 (2 时得到的细小闭孔泡沫表面上出现的小裂缝F i g 5M i e r o t e a r sa p p e a r i n gi nf i n ec e l lf a c e so f0 3 e p o x y-m o d i f i e dr e c y d e dP E T(R-P E T0 3)a n d0 3 e p o x y m o d i f i e dv i r g i n

16、P E T(V-P E T0 3)o b t a i n e dw i t l Iap r e s s u r e r e l e a s et e m p e r a t u r eo f2 6 01 26、复合材料6 1 微纤增强材料M F F v s t a t i e v 等 1 1 1 采用微纤增强复合材料工艺，将由P E T 瓶得到的回收料作为增强材料与基材P E L D 熔融混合制各合金材料，从而达到回收废P E T 瓶的目的，采用的P E T P E L D质量比分别为3 0 7 0 和5 0 5 0。S E M 和W A X S 分析表明混合物经挤出拉伸后变为各向同性并高度取向。复合材料具有优异的力学性能其弹性模量大约1 0 倍于P E L D 和3 倍r 玻璃微珠增强的P E L D，接近于3 0(质量分数)短纤维增强P E L D；拉伸强度至少2 侣fP E L D或玻璃微珠增强P E-L D，同样接近于3 0 短纤维增强P E L D：P E T 增强的P E L D 其冲击强度增加了5 0。结果表明微纤增强复合材料工艺为P E T 和其他聚合物的回收提供了诱人